基于风险传播的城市水系统模型构建与模拟研究

发布时间：2020-06-11 23:03

【摘要】：水是一个城市发展不可或缺的战略性资源和自然资源;水环境是一个城市发展的生态基础。在城市化进程逐步加快的今天,如何实现水资源与社会、经济的和谐发展是一个值得研究的问题。本论文以天津市作为中国北方沿海城市的代表,在着重考虑到城市水系统(UWS)中存在的风险因素的情况下,采用系统动力学(SD)的思想和方法,对天津市城市水系统进行了模型构建与风险传播研究。首先,对城市水系统作了解释。通过对历年统计资料的收集和整理,分析了天津市社会、经济发展状况和水资源开发利用状况。在此基础上将风险和风险传播的思想纳入到城市水系统的研究当中,总结了天津市城市水系统面临的问题。从宏观的角度出发,分析了天津市城市水系统的构成,确定了天津市城市水系统的层次结构。其次,定义了城市水系统内部风险、水量风险和水质风险。根据城市水系统中不同子系统间的结构功能关系,通过对城市水系统内部风险传播条件和传播结构的分析,探索了城市水系统内部风险的传播机制。再次,以风险和风险传播为研究切入点,以水流流向为主线,确定了各子系统变量,分析了城市水系统内部风险在各子系统中的传播和反馈;利用Vensim软件构建SD流程图,采用DYNAMO编程语言编写模型方程,分析了风险在各子系统间的传播,明确了各子系统间的功能衔接方式以及各系统变量间的动力学关系;经过三种模型检验方法验证后,建立起基于风险传播的天津市城市水系统SD模型,模拟出了整个城市水系统的风险传播规律和运行规律。然后,通过本论文所建立的模型,仿真模拟了常规发展模式下天津市城市水系统的运行状况,分析了内部风险对城市水系统发展过程的影响。通过参数敏感性分析,找出了对系统运行状态影响较大的参数组合以及对系统内部风险影响较大的参数组合。最后,从控制风险传播链的角度出发,总结了应如何改善目前天津市城市水系统的结构和功能,为实现城市水系统的可持续发展和水环境的安全设计改造提供了科学依据。
【图文】：

操作界面,软件,城市水系

图 4-9 Vensim 软件的操作界面（2）天津市城市水系统 SD 流程图构建结合上一节的系统分析和主要因果关系分析，为了进一步的定性和定量化风险在整个系统中的传播和反馈作用以及系统中其他各变量间的相互作用，本论文将采用 Vensim 软件建立天津市城市水系统的 SD 流程图，并使用 DYNAMO 仿真语言编写程序方程。系统流程图以图示化的方式反映模型中各反馈回路，从而能更好地反映出系统内部风险在整个城市水系统中的传播和反馈。系统流程图能够展现各反馈回路间的相互连接关系及各反馈回路中水平变量、速率变量、辅助变量和其他变量间的相互关联形式。利用系统流程图中状态变量和速率变量对因果关系具体化，可以清晰地反映出因果关系图中未能体现的变量的性质和特点。此外，使用DYNAMO 编程语言和 Vensim 软件中的数学函数、逻辑函数、延迟函数等可以定量化变量间的相互关系，实现对系统的定量化仿真模拟。基于风险和风险传播的天津市城市水系统 SD 流程图见图 4-10。

示意图,部分反馈,风险,水量

Auxiliary）。水质风险的结构分析立后，使用 Vensim 中的结构分析工具可以对析，可以列出通过某一变量的所有反馈回路的原因树（Causes Tree）和结果树（Uses Tr风险为例进行结构分析，，分析在城市水系统水质风险究竟是如何产生并在整个系统中进回路分析和水质风险变量，通过使用 Loops 命令可以，弹出如图 4-11 所示的窗口。反馈回路的分水系统 SD 模型中，通过水量风险的反馈回路共有 54 个。由此可见，风险在整个城市水
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU992

【参考文献】